记者/刘辛味

2018年夏天，北极圈出现极端高温天气，一度达到32℃，在社交网络上引发热议。在此前，今年2月北极曾迎来历史同期最高温，在无阳光照射的冬季气温竟然高达2℃，本来应该是一年中最冷的时刻，却比以往气温高出30℃以上。北极真的比以往更热吗?除了气温，来看看北极气候还发生了哪些变化。

温度在升高

人们常说的北极是指北极圈(北纬66°34')以北的区域，也有的定义为7月平均温度低于10℃等温线以北的地区，与另一定义植物生长的林线大致相对应，而后两者的定义使北极地区范围更大。在讨论北极温度的时候，很多人误认为只是指北冰洋的海面温度，甚至以为是北极点的温度，这是错误的。

▲北极地理位置。填色区域表示海温， 从红、黄、绿、蓝依 次代表着温度的降低（来源：NOAA）

实际上今年北极夏天出现32℃的高温是在挪威班纳克地区，这里大约在北纬70°，属于北极圈的范围。挪威人民饱受高温困扰的同时，在北极圈附近的另一个国家冰岛，却比往年更冷一些。根据冰岛雷克雅未克气象局的数据，这个夏天日均最高温只有12℃，是那里有气象记录以来最冷的夏天。那么，北极是否真的在变热?

为了解答这个问题，还需要有权威数据。1988年，由世界气象组织(WMO)和联合国环境署(PNUE)合作成立了联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)，致力于向世界提供气候变化的相关动态和现状，以及气候变化对政治和经济的影响。IPCC专门成立科学家研究小组，基于已发表的文献，从各种角度评估地球气候变化，截至目前已经发布了5次评估报告(最近一次是2013年)。IPCC提供的报告得到了国际绝大多数科学家和各国政府的承认，该组织也成为了气候变化领域国际公认的权威。

在2013年的评估报告中，IPCC指出气候系统的变暖是毋庸置疑的。在北半球，1983-2012年可能是过去1400年中最暖的30年，北极地区的海表面温度至少是1450年以来偏高的。全球范围内的冰川几乎都在继续退缩，北极海冰和北半球春季积雪范围在继续减小，并且根据证据预测，北极地区变暖速度将高于全球平均速度，陆地平均变暖幅度将大于海洋。

尽管近几年国际学术界对全球变暖又有了新的争议，有些科学家认为全球变暖停滞，并对其形成机制进行了激烈争论，一些科学家对IPCC的评估结论也产生了质疑，但科学家对北极地区变暖形成了共识。去年，清华大学罗勇教授带领团队重建了百年北极温度，得出北极地区比过去更暖，全球变暖仍在持续并未停滞的结论。

美国国家海洋和大气管理局(NOAA)在2017年底发布《2017北极报告单》指出，北极升温速度是地球其他地方的两倍，此种急速升温现象已成为一种“新常态”。这符合科学家提出的北极放大(Arctic amplification)现象，北极的变化会导致反馈效应进一步刺激变暖，例如海冰融化后海水会吸收更多的热量导致融化更多的冰。

▲今年的日平均气温与1958-2002年的平均气温对比图显示，今年年初确实很热（来源：ocean. dmi.dk）

仅从地表空气温度上来看，2015-2016这一年的平均地表气温是从1900年开始观测之后最高的。而在海平面温度方面，2017年8月的海面温度比在1982-2010年同时期的温度高出了4℃。北极楚科奇海在1982-2018年平均每10年增加0.7℃，直接影响了当地秋冬季节的结冰时间延迟。

▲目前北极地区的年平均地表温度高于全球年平均地表温度 （来源：NOAA）

不仅仅是北极平均气温的升高，北极高温峰值也更高，极端事件也变得更频繁。非营利组织伯克利地球(Berkeley Earth)的首席科学家Robert Rohde表示，2018年2月的高温是过去50年里最为强烈的事件，也是冬季观察到变暖持续最久的事件之一。在个别地区，如阿拉斯加的巴罗，比1979年的温度高出了5.5℃。

北极虽然变热了，但在中国气象科学院丁明虎副研究员看来，并没有表现出特别显著的异常偏暖，只是延续了之前的趋势。他在《环球》杂志刊文，根据在斯瓦尔巴群岛的中国黄河站数据(2006-2018年7月)，显示了最高气温具有缓慢升高的趋势，而今年夏天并非最暖。丹麦国家气象局计算的北极核心区域(北纬80°-90°地区)海表面温度，和过去几十年平均状态区别不大。

▲格陵兰岛附近的浮冰（来源：Flicker）

海冰在减少

北极变暖的最直接体现就是冰盖和海冰的减少。近日，有“最后一片冰区”之称，蔓延在格陵兰以北的最为“古老和厚实”的海冰，继今年2月首次崩裂之后再度崩裂。自20世纪70年代有卫星观测记录以来，这块冰层就从未远离海岸，美国国家冰雪数据中心(NSIDC)的高级研究员Walt Meier说：“那里的冰层平均而言厚度超过4米，甚至能形成20米或更高的山脊。这种厚度的冰山通常不容易移动。然而大风让它们远离了海岸。同时，因为变暖，冰层也变薄了。”

海冰是反映气候变化的一个重要指标，可影响地表反照率(地表反射辐射通量与入射辐射通量的比值)、云量、空气湿度、海洋与大气界面能量和水分交换以及洋流等。北极变暖使冰雪消融的时间提前，消融期延长，导致北极冰冻圈的物质平衡随之发生改变。中国极地研究中心研究员雷瑞波表示，海冰对气候变化非常敏感，它的增多或减少很容易观测，是识别北极气候的风向标，也是北冰洋气候的调节器。

IPCC的报告中显示，1979-2012年间北极年均海冰范围在缩小，缩小速率很可能在每十年减少45万-51万平方公里，而且是四季都在减小。海冰的平均减小速度在夏季最高，每十年有73万-107万平方公里的海冰消失。

而根据资料的重构，过去30年里的夏季海冰范围减小是史无前例的。就在2012年夏季，北极海冰达到了历史最低值。21世纪北极海冰缩小与海洋表面温度升高的规模和速度，在过去1500年甚至更长时期里前所未有。

▲北极海冰范围自2002年以来全年均低于1981-2010年平均水平

根据NSIDC记录数据，2017年3月7日，卫星记录了北极冬季最大冰面历史低值——1442万平方公里，比1981年到2010年平均值低8%，连续三年创下冬季的最低记录。而2017年海冰面积最小值也比1981年到2010年的平均面积小25%，北冰洋海冰覆盖范围最小值出现在2012年9月，只有341万平方公里。

今年的海冰面积则一直贴着2012年的极低值，国家海洋局预测，今年9月北极海冰面积可能会创历史新低。如今的海冰显得十分年轻，多年冰(一年以上)只占海冰的21%，而在1985年则是45%。一年冰则在当时占据35%，如今多达70%。

▲多年冰逐年减少（来源：theguardian）

过去20年以来，格陵兰冰盖的冰量也一直在减小。格陵兰冰原被认为是地球的一个内置制冷系统，也是最大的淡水库之一，对北极气候乃至全球气候有着至关重要的影响。2016年夏季，格陵兰冰盖的总量(通过卫星观测其对地球重力的影响来测算)达到了自2002年有卫星观测纪录以来的历史最低值。同时，这一年的冰盖总量也低于20世纪50年代末期以来用其他观测手段观测到的冰盖量。有研究表明，格陵兰地表冰盖加速融化与海冰减少导致的变暖也有紧密的联系。

不过格陵兰冰盖近年还是保持了相对稳定，这里是导致全球海平面上升的主要因素。有些研究甚至认为全球变暖高于某一阈值后，未来一千年后格陵兰冰盖会消失，使全球平均海平面上升7米。而在本世纪中期之前，北极夏季可能就会面临没有海冰的情况。IPCC指出，未来很可能的趋势是在21世纪随着全球平均表面温度上升，北极海冰覆盖将继续缩小、变薄，北半球春季积雪将减少，全球冰川体积将进一步减少。

黑碳在增长

在IPCC的报告中，对于北极的影响较大的是人类活动排放的黑碳。在化学上，黑碳气溶胶(Black Carbon)是一种细颗粒物(PM2.5)，主要由化石燃料(石油、煤炭)、生物燃料(树木、柴草)和生物质(动物粪便)等不完全燃烧形成的，对反照率有显著的直接影响。黑碳气溶胶被排放到大气中后，会迅速发生转变，分裂成密集的成串颗粒，吸收水分并与其他大气化学物质混合。

▲ 加拿大不列颠哥伦比亚的黑碳冰川（来源：Flickr）

在气候学中，黑碳气溶胶是一种“强迫剂”，会通过吸收阳光而加热大气，最后导致地球升温。当黑碳随大气传输沉降到北极冰雪表面，会导致雪表变暗、反照率降低、雪温增加和消融加速等情况发生。研究表明，约70%的升温与硫酸盐气溶胶减少，黑碳气溶胶增多有关。很显然，北极的黑碳气溶胶来自欧洲和北美，那里人类活动释放出黑碳向外扩散，在北极大气中聚集，北极地区降水较少，不能有效地把黑碳气溶胶从大气中冲刷掉，使得黑碳气溶胶在北极的生命周期更长。而且，黑碳气溶胶使地表吸收了更多的太阳辐射，极少量的气溶胶就会产生很大的增暖效应。

植被在生长

气候变化一直充满争议，气候阴谋论也很有市场。尽管大多数科学家支持全球变暖的理论，但从学术角度上，这里仍有很多不确定性。在NOAA对北极做评估时，除了地表气温、海平面气温、海冰、格陵兰冰盖之外，还考察了地面积雪面积，北冰洋初级生产力和苔原植物等因素。

北极苔原的植被数量(绿度)能反映环境的变化，但植被与北极大气、地面土壤、永久冻土，动物之间有复杂的关系。虽然北极气温持续上升，但苔原的绿度经过了几年的下降才上升，目前也不是数量最多的时候。而北冰洋中的初级生产者(冰藻、浮游植物)也通过光合作用为全球海洋生物提供能量。通过卫星观测发现，北冰洋的初级生产力普遍增强，但分布不均。

无论北极的气候未来如何变化，它的变化又是如何影响人类，如何影响生态系统，均是数学模型预测后告诉我们的。IPCC报告称，到本世纪中期，预计气候变化将对人类健康、粮食安全等一系列经济与民生产生巨大影响。无论可信度有多少，至少在当前，北极的变化给北极地图绘制工作者造成了很大麻烦。■